本申請涉及電池，特別是涉及復合極片的制備方法、用于制備該復合極片的裝置和包含該復合極片的鋰離子電池。

背景技術：

1、鋰離子電池是當前占據(jù)市場主流，具有廣泛應用前景的能量儲存器件，隨著新技術的不斷涌現(xiàn)，對電池性能的要求也越來越高。傳統(tǒng)的以非水電解液為電解質(zhì)體系的液態(tài)電池存在較多的安全顧慮，比如傳統(tǒng)的電解液材料易燃易爆、正極材料尤其是高能量密度的高鎳三元材料與電解質(zhì)容易發(fā)生不期望的副反應而引起電池的安全問題等。

2、?目前，在電極表面復合固態(tài)電解質(zhì)的方法主要通過涂布的方式將固態(tài)電解質(zhì)漿料涂敷到電極表面，這種方式可以直接鑲嵌到目前成熟的涂布工序中，但同時面臨不少問題，例如（1）涂布后的干燥工序中，由于溶劑的快速干燥揮發(fā)，電極極片表面張力急速變化，電極極片容易卷曲翹邊，同時，溶劑的快速揮發(fā)使得結(jié)晶性粘結(jié)劑在極片表面產(chǎn)生偏析；（2）部分電解質(zhì)材料比如硫化物固態(tài)電解質(zhì)對水分極為敏感，濕法工藝中存在的少量水分容易對電解質(zhì)材料產(chǎn)生腐蝕；（3）部分新型粘結(jié)劑與溶劑存在匹配性問題，需要開發(fā)新型溶劑來適配新型粘結(jié)劑；（4）濕法工藝耗費大量的溶劑，環(huán)境治理成本過高。

3、目前，干法制備電極極片的方法已有報道，同時，在實驗室小試階段的利用類似疊片技術成型制備電極與固態(tài)電解質(zhì)膜的鋰離子電池是已知的。但是，裁切前的連續(xù)化生產(chǎn)復合電極目前依然無法實現(xiàn)，為此，如何設計改進現(xiàn)有設備，制備復合電極是十分棘手的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明第一方面提供一種復合極片的制備方法，通過調(diào)節(jié)輥壓過程中電極極片與固態(tài)電解質(zhì)膜的受力情況，提高復合極片橫向厚度的一致性。

2、一種復合極片的制備方法，包括：通過電極極片放卷機構(gòu)輸送電極極片，使得電極極片經(jīng)過定型輥中間的間隙；通過位于所述電極極片放卷機構(gòu)側(cè)邊的固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)輸送固態(tài)電解質(zhì)膜，使得固態(tài)電解質(zhì)膜經(jīng)過定型輥和電極極片中間的間隙；以及通過定型輥將位于電極極片側(cè)面的固態(tài)電解質(zhì)膜輥壓于電極極片上，得到復合極片；其中，定型輥與輥壓于電極極片上的固態(tài)電解質(zhì)膜之間設置有彈性件；該彈性件的屈服極限滿足：當固態(tài)電解質(zhì)膜與電極極片經(jīng)過定型輥中間的間隙時，固態(tài)電解質(zhì)膜與電極極片發(fā)生塑性形變，而彈性件發(fā)生彈性形變。

3、所述彈性件的寬度大于或等于所述固態(tài)電解質(zhì)膜或所述電極極片的寬度的最小值。

4、?該電極極片包括正極極片和/或負極極片。

5、在一些實施方式中，該彈性件為保護膜，該保護膜經(jīng)運輸通過定型輥和固態(tài)電解質(zhì)膜之間的間隙。

6、?在一些實施方式中，該彈性件為膠層，該膠層環(huán)繞覆蓋在定型輥外側(cè)。

7、在一些實施方式中，通過定型輥將分別位于電極極極片兩側(cè)的固態(tài)電解質(zhì)膜輥壓于電極極片上，得到復合極片。

8、在一些實施方式中，該方法還包括從復合極片中分離覆蓋在固態(tài)電解質(zhì)膜上的基材。

9、在一些實施方式中，保護膜為聚合物膜或無紡布。

10、?在一些實施方式中，膠層為塑料、橡膠、或硅膠。

11、在一些實施方式中，該制備方法還包括：在定型輥下游，通過復合極片收卷機構(gòu)接收所述復合極片；在定型輥和復合極片收卷機構(gòu)之間，通過基材收卷機構(gòu)接收基材；該基材收卷機構(gòu)與固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)位于電極極片放卷機構(gòu)的同一側(cè)。

12、?在一些實施方式中，該制備方法還包括：通過保護膜放卷機構(gòu)輸送彈性件；保護膜放卷機構(gòu)位于固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)與定型輥之間；以及在定型輥和基材收卷機構(gòu)之間，通過保護膜收卷機構(gòu)接收彈性件。

13、本申請第二方面提供一種復合極片，該復合極片是通過上述第一方面的復合極片的制備方法得到。

14、本申請第三方面提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包含通過前述第一方面的復合極片的制備方法制備得到的復合極片。

15、本申請第四方面提供了一種復合極片的制備裝置，該裝置包括：定型輥，該定型輥包括第一定型輥和第二定型輥；電極極片放卷機構(gòu)，位于定型輥上游，用于輸送電極極片使得電極極片經(jīng)過第一定型輥和第二定型輥之間的間隙；以及固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)，位于電極極片放卷機構(gòu)的側(cè)邊，用于輸送固態(tài)電解質(zhì)膜使得固態(tài)電解質(zhì)膜經(jīng)過第一定型輥和第二定型輥之間的間隙；該定型輥和固態(tài)電解質(zhì)膜之間設置有彈性件。

16、?在一些實施方式中，該裝置還包括：復合極片收卷機構(gòu)，位于定型輥下游，用于接收所述復合極片；以及基材收卷機構(gòu)，在定型輥和復合極片收卷機構(gòu)之間，用于接收覆蓋在固態(tài)電解質(zhì)膜上的基材；該基材收卷機構(gòu)與固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)位于電極極片放卷機構(gòu)的同一側(cè)。

17、?在一些實施方式中，該裝置還包括：保護膜放卷機構(gòu)，位于固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)與定型輥之間，用于輸送彈性件；以及保護膜收卷機構(gòu)，位于定型輥和基材收卷機構(gòu)之間，用于接收彈性件；該彈性件為保護膜。

18、?在一些實施方式中，彈性件還可以為膠層，該膠層環(huán)繞覆蓋在定型輥外側(cè)。

19、?本申請的復合極片的制備方法，在定型輥輥壓過程中，通過彈性件提供的緩沖，使得固態(tài)電解質(zhì)膜能更好包覆住電極極片；同時在定型輥的輥壓過程中，電極極片因中間厚導致中間區(qū)域受力大于邊緣區(qū)域，經(jīng)輥壓后電極極片的橫向厚度趨于一致。避免了因電極極片中間厚、兩端薄的現(xiàn)象對輥壓復合工序造成的不良影響，保護電極極片避免被壓碎的同時，還能夠使得電極極片中的活性物質(zhì)層與固態(tài)電解質(zhì)膜之間更好的結(jié)合。此外利用本申請制備方法制備得到的復合極片應用到電池中，有助于提升電池整體的安全性能；同時，本申請在固態(tài)電解質(zhì)膜和電極極片的復合過程中進行輥壓，實現(xiàn)了電極極片削邊時所要解決的輥壓過程中的鼓邊現(xiàn)象，又避免了邊緣削薄對層間復合的影響。

技術特征：

1.一種復合極片的制備方法，其特征在于，包括：

2.?根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的方法，其特征在于，所述彈性件為保護膜，所述保護膜經(jīng)運輸通過所述定型輥和所述固態(tài)電解質(zhì)膜之間的間隙。

3.?根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的方法，其特征在于，所述彈性件為膠層，所述膠層環(huán)繞覆蓋在所述定型輥外側(cè)。

4.?根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的方法，其特征在于，通過定型輥將分別位于電極極極片兩側(cè)的固態(tài)電解質(zhì)膜輥壓于電極極片上，得到復合極片。

5.?根據(jù)權(quán)利要求?1-4?任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：從所述復合極片中分離覆蓋在固態(tài)電解質(zhì)膜上的基材。

6.?根據(jù)權(quán)利要求?2?所述的方法，其特征在于，所述保護膜為聚合物膜或無紡布。

7.?根據(jù)權(quán)利要求?3?所述的方法，其特征在于，所述膠層為塑料、橡膠、或硅膠。

8.?根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的方法，其特征在于，所述制備方法還包括：

9.?根據(jù)權(quán)利要求?8?所述的方法，其特征在于，所述制備方法還包括：

10.?一種復合極片，其特征在于，所述復合極片采用如權(quán)利要求?1~9?任一項方法制備得到。

11.?一種鋰離子電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求?1~9?任一項所述的方法制備得到的復合極片。

12.一種復合極片制備裝置，用于制備復合極片，其特征在于，所述裝置包括：

13.?根據(jù)權(quán)利要求?12?所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：

14.?根據(jù)權(quán)利要求?13?所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：

15.?根據(jù)權(quán)利要求?12?或?13?所述的裝置，其特征在于，所述彈性件為膠層，所述膠層環(huán)繞覆蓋在定型輥外側(cè)。

技術總結(jié)
本申請涉及一種復合極片的制備方法、用于制備該復合極片的復合極片制備裝置和包含該復合極片的鋰離子電池。復合極片的制備方法是首先通過電極極片放卷機構(gòu)輸送電極極片，使得電極極片經(jīng)過定型輥中間的間隙；然后通過位于所述電極極片放卷機構(gòu)側(cè)邊的固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)輸送固態(tài)電解質(zhì)膜，使得固態(tài)電解質(zhì)膜經(jīng)過定型輥和電極極片中間的間隙；最后通過定型輥將位于電極極片側(cè)面的固態(tài)電解質(zhì)膜輥壓于電極極片上，得到復合極片；其中，定型輥與固態(tài)電解質(zhì)膜之間設置有彈性件。制備該復合極片的復合極片制備裝置包括定型輥、電極極片放卷機構(gòu)、固態(tài)電解質(zhì)膜放卷機構(gòu)和設置在定型輥和固態(tài)電解質(zhì)膜之間的彈性件。

技術研發(fā)人員：施展,馮玉川,李崢
受保護的技術使用者：蘇州清陶新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30